[发明专利]一种铷钟寿命预测方法及装置

说明书

本申请提供了一种铷钟寿命预测方法及装置，属于航天器健康管理技术领域。本申请通过将待测铷钟的多个历史光强数据，按照相同的采样间隔进行采样，输入至预设铷灯光强预测模型中，基于得到的多个按序排列的预测光强数据中首个与预设光强阈值相同的目标光强数据在多个所述预测光强数据中的排列位置与所述采样间隔，计算所述铷钟的剩余寿命时间，实现对铷钟进行寿命预测。

技术领域

本申请涉及航天器健康管理技术领域，尤其涉及一种铷钟寿命预测方法及装置。

背景技术

铷钟又被称为铷原子钟，由铷钟物理部分和压控晶体振荡器组成，是航天器载荷分系统的核心设备，其高精度的校时能力决定航天器导航精度，对其进行寿命预测，对保持航天器全系统服务能力具有重要意义。

铷灯泡作为铷钟物理系统重要部件，其使用寿命是影响铷钟寿命的关键因素。根据可靠性及工作原理分析，铷灯泡和铷灯泡组件出现的异常故障，是导致铷灯泡寿命退化的关键。其中：

1)铷灯泡破损：铷灯泡破损，铷灯组件不可能发光，铷灯光强消失。进一步分析，本故障属于突发性的永久性功能失效，表现为铷灯光强数据突然变为0，不属于铷钟寿命预测范畴。

2)铷灯泡组件工作模式临界：铷灯泡具有较为复杂的特性，除与工作温度、灯点亮与否等因素相关，还与铷元素特性相关。铷元素通过化学反应和物理扩散与玻璃泡内壁发生相互作用，会导致铷灯光强变化，这个退化过程属于长期积累不可逆状态，因此可以作为铷钟寿命预测方向。

现有技术中，一般利用灯泡赶铷方法测量铷量,根据铷量消耗公式,评估铷灯泡的使用寿命。

然而，使用灯泡赶铷方法需要配置特定的赶铷装置，只能在实验室中对铷灯泡进行测量，无法针对运行中的在轨航天器等场景中的铷钟进行寿命预测。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种铷钟寿命预测方法及装置，以解决无法针对运行中的在轨航天器上的铷钟进行寿命预测问题。具体技术方案如下：

第一方面，提供了一种铷钟寿命预测方法，所述方法包括：

获取待测铷钟内铷灯发光时采集的多个历史光强数据；

按照相同的采样间隔对多个所述历史光强数据进行采样；

将采样得到的历史光强数据输入至预设铷灯光强预测模型中，得到多个按序排列的预测光强数据；

在多个所述预测光强数据中确定首个与预设光强阈值相同的目标光强数据及所述目标光强数据在多个所述预测光强数据中的排列位置，所述预设光强阈值根据到达使用寿命的铷钟内铷灯发光的光强数据确定；

根据所述排列位置与所述采样间隔，计算所述待测铷钟的剩余寿命时间。

可选的，所述根据所述排列位置与所述采样间隔，计算所述铷钟的剩余寿命时间，包括：

确定所述排列位置对应的序号值；

计算所述序号值与所述采样间隔的乘积结果，所述乘积结果为所述待测铷钟的剩余寿命时间。

可选的，所述方法还包括：

获取已到达使用寿命的铷钟全生命周期的训练光强数据；

按照相同的采样间隔对多个所述训练光强数据进行采样；

利用所述采样后的训练光强数据构建训练数据集、测试数据集及验证数据集；

利用所述训练数据集训练预设预测模型，得到第一预测模型；

利用所述测试数据集及预设误差公式，调整所述第一预测模型的模型参数，得到所述铷灯光强预测模型；

利用所述验证数据集验证所述铷灯光强预测模型，直至模型收敛。